9025-732570 爬科技树的小短文——深冷技术
北朝旧贴 | abc950309 | 共 5615 字 | 2017-12-30 | | 编辑本页
abc950309 于 2017-12-29 13:30:09 发表了：
本帖最后由 abc950309 于 2017-12-29 17:30 编辑
先写资料，之后故事化一下~~背景：
空气分离有两个基本方法，分别是吸附和深冷。吸附技术并非完全不可行，从原料和工艺上将，临高现有材料能够达到旧时空我国吸附分子筛刚刚起步时的水平。但因吸附无法提供低温环境，且在当前材料科技下，无法分离氩气，深冷技术应当有更高的优先级。在深冷技术成功复原后，黑色和有色金属的冶炼、气体供应、气体纯化等方面都会有长足进步，极大缓解临高工业材料跟不上加工手段的问题。深冷技术综述：
空气液化分离和很多气体的纯化都用到了深冷技术。深冷技术在 19 世纪末、20 世纪初就有了应用。
深冷技术的核心部件，是膨胀机。膨胀机通过等熵膨胀的方式，为系统提供冷量来液化空气。在某些高压空气液化系统中没有膨胀机，具体情况还在研究。
活塞膨胀机在 19 世纪末已进入实用。透平膨胀机的设计在 1939 年由卡皮察进行了完善，他制造的透平机使用 Monel 合金。直径仅 8cm，转速 60000rpm，流量 1000 立方米每小时。后期有较低转速的透平式膨胀机出现。材料：
材料方面，主要要解决的是低温合金的问题。初期使用的材料 Monel 合金是一种镍铜合金，现代使用的一般是 9%Ni 钢或奥氏体低温钢。9%Ni 钢对杂质较为敏感，假设铬问题已得到解决，可以使用奥氏体低温钢；如铬尚未解决，则可以使用铜合金或 Monel 合金，但投资将大大提高。部分关键部件，如透平机可以使用原时空材料，在获取了氮、氩等气体的情况下，能够进行复原。
绝热可以使用真空粉末绝热。只需要在容器内壁和外壁间充满绝热粉末，再充入工作温度下能够冷凝于内壁的气体，比如二氧化碳，就可以了。绝热粉末可以使用硅藻土；二氧化碳可以使用酸与纯碱反应，再用浓硫酸洗气干燥的方法得到。测量温度使用热电偶，选择铜 - 康铜（60% 铜 + 40% 镍）。净化用分子筛采用燃烧灰与碱水混合煅烧得到的人工沸石。密封、粘接可以用小牛皮和沥青基、蜡基粘接剂。制造：
高转速情况下，一般采用空气轴承。虽然听起来很先进，但是这个技术在 19 世纪末 20 世纪初就已经出现，器件又比较小。临高的工业一向是材料跟不上加工手段，在材料许可的情况下，不会有显著问题。
低温润滑可以采用石墨润滑，脱脂烧焦的皮革（有碳化）来实现。
难忘易水寒 于 2017-12-29 18:36:12 发表了：
本想有这加工能力够生产旋转活塞泵了，但想了一下泵油解决不了，心心念念的真空技术还是实现不了
abc950309 于 2017-12-29 18:43:46 发表了：
难忘易水寒 发表于 2017-12-29 18:36
本想有这加工能力够生产旋转活塞泵了，但想了一下泵油解决不了，心心念念的真空技术还是实现不了
…
煤焦化已经有产出润滑油了，不知道能用不能？
热核弹头 于 2017-12-29 18:58:31 发表了：
镍在哪里？
难忘易水寒 于 2017-12-29 19:04:20 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 18:43
煤焦化已经有产出润滑油了，不知道能用不能？
真空泵油要求在低气压环境下仍然不挥发，真空泵油的饱和蒸气压直接影响真空度的水平。
以临高现有的水平目前只能是造液环泵，液环泵如果用水的话只能到几个毫米汞柱，充其量给食品做个真空包装的水平。
工业用真空技术正常组成是机械泵（如旋转活塞泵）做初级泵，扩散泵做次级泵，卢茨泵或者涡轮分子泵做高级泵，更高的真空度还要级联吸附泵一类的。
后面的基本指望不上，初级泵和次级泵能做好就能解决很多问题了。
abc950309 于 2017-12-29 19:22:47 发表了：
热核弹头 发表于 2017-12-29 18:58
镍在哪里？
在白铜里
深潜者 于 2017-12-29 19:25:40 发表了：
难忘易水寒 发表于 2017-12-29 19:04
真空泵油要求在低气压环境下仍然不挥发，真空泵油的饱和蒸气压直接影响真空度的水平。
以临高现有的水平 …
水银真空泵貌似不错？技术上应该不难，历史上貌似是19世纪中叶左右发明的，真空度好像也不错，因为水银蒸气压很低。
abc950309 于 2017-12-29 19:28:22 发表了：
难忘易水寒 发表于 2017-12-29 19:04
真空泵油要求在低气压环境下仍然不挥发，真空泵油的饱和蒸气压直接影响真空度的水平。
以临高现有的水平 …
看了一下，说石蜡基润滑油加氢，再经过一些处理就可以。
催化剂最早是镍和硅藻土，发现在 1897 年，商业化在 1902 年。
感觉实验室规模的制造或许可能。
难忘易水寒 于 2017-12-29 19:32:25 发表了：
深潜者 发表于 2017-12-29 19:25
水银真空泵貌似不错？技术上应该不难，历史上貌似是19世纪中叶左右发明的，真空度好像也不错，因为水银蒸 …
充其量生产水银液环泵，真空度受机械水平限制，而且水银蒸汽会跟着排出来。水银扩散泵的话还是需要机械泵做前级泵，扩散泵不能单独工作。
abc950309 于 2017-12-29 19:33:21 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 19:28
看了一下，说石蜡基润滑油加氢，再经过一些处理就可以。
催化剂最早是镍和硅藻土，发现在 1897 年，商业 …
顺带一说，97 年发现 02 年商业化，这才是黄金时代的速度。不要命归不要命，但是只有这样才能发展。
以临高现在爬科技树的速度，西方分分钟反超回来。
难忘易水寒 于 2017-12-29 19:35:45 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 19:33
顺带一说，97 年发现 02 年商业化，这才是黄金时代的速度。不要命归不要命，但是只有这样才能发展。
以临 …
不知道是哪个公司推广的，这段时间刚好是标准石油如日中天的时候，洛克菲勒可是个野心勃勃的人
abc950309 于 2017-12-29 19:38:16 发表了：
难忘易水寒 发表于 2017-12-29 19:35
不知道是哪个公司推广的，这段时间刚好是标准石油如日中天的时候，洛克菲勒可是个野心勃勃的人
…
是啊，所以说嘛，现在版里的气氛就是这种这也不行那也不行，完全没有开拓者的觉悟，还停留在旧时空别人修路我来走的角度上。
cqduoluo 于 2017-12-29 20:37:20 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 19:33
顺带一说，97 年发现 02 年商业化，这才是黄金时代的速度。不要命归不要命，但是只有这样才能发展。
以临 …
19世纪末的英美都是年产钢千万吨，科学家几万，工程师几十万，制造业工人千万的经济体，已经是钢铁业成熟期了，电气化产业，包括电化学产业都很成熟了，镍从1840年开始发展到1900年全世界镍产量已经超过1万吨了，包括合金钢，电化学等等产业已经有了大规模应用，这是当时技术发明和商业运用的基础。
这才有不要命的基础，何况就这样97年发明也用了5年才商业化，这个速度如果搬到临高，你不会觉得快吧？
而临高除了500废，各个领域靠一帮文盲小学生去搞吗？你自己可以算算，就你说的深冷吧，相关领域需要多少元老才够？
当然如果不去考虑人才和原料资源的限制，那19世纪末20世纪初的技术都可以上，但那样的话，临高穿越10年就复制20世纪初，那20年就能复制二战技术，30年是不是就可以复制20世纪末的技术了？
按这个速度发展下去，临高和曾经嘲笑的那些乱爬科技树的穿越小说有什么区别？
至于深冷空分技术，我虽然收集过一些资料，但具体的没怎么深入研究，因为我看到好多材料冶炼都要电炉，基本就没看了。
单独谈谈镍好了，从镍矿，镍精矿到电解镍，冶炼工艺流程非常长，而且好找的低品位硫化镍矿往往和铜伴生，品位也低，要生产出来投资巨大。
中国建国之后，1953年开始自己生产镍，55年生产了16吨电解镍，到1961年也就400吨的电解镍产能而已，按楼主的想法8年才这么点是不是慢得可怕？可现实里技术就是发展这么慢的，而且当时中国还有苏联援助，还有各种海归留学生。
abc950309 于 2017-12-29 22:40:52 发表了：
cqduoluo 发表于 2017-12-29 20:3719世纪末的英美都是年产钢千万吨，科学家几万，工程师几十万，制造业工人千万的经济体，已经是钢铁业成熟 …
1. 催化加氢这个，说的是实验室规模制一些。
2. 19 世纪末之所以有这样的规模，又不是他们一直保守保守出来的。
3. 现在电炉应该没有问题了。之前硅钢那块，已经出现了离网电站。
4. 气体分离这块，就是自己限制自己：没有保护气就没有好材料，没有好材料就难以制作保护气。所以就要抛离原来的高规格材料，从简单的开始嘛……
abc950309 于 2017-12-29 22:42:17 发表了：
cqduoluo 发表于 2017-12-29 20:3719世纪末的英美都是年产钢千万吨，科学家几万，工程师几十万，制造业工人千万的经济体，已经是钢铁业成熟 …
另外铜镍合金就是白铜，电解一下就出来了。要的量也不大。
难忘易水寒 于 2017-12-29 22:59:15 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 22:42
另外铜镍合金就是白铜，电解一下就出来了。要的量也不大。
铜镍合金是白铜，但白铜不一定就是铜镍合金啊。古代的白铜基本涵盖了所有能冒充白银的合金，砷青铜才是大多数时候见到的白铜。
abc950309 于 2017-12-29 23:03:37 发表了：
难忘易水寒 发表于 2017-12-29 22:59铜镍合金是白铜，但白铜不一定就是铜镍合金啊。古代的白铜基本涵盖了所有能冒充白银的合金，砷青铜才是大 …
sorry……麻烦脑补下，“白铜”更改为“经过鉴定是铜镍合金的白铜”
Brain1127 于 2017-12-29 23:22:01 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 22:401. 催化加氢这个，说的是实验室规模制一些。
2. 19 世纪末之所以有这样的规模，又不是他们一直保守保守出 …
500众的技术力量是不平均的，所以实际上还是复刻大量19世纪上半叶的技术，请记住，是19世纪（18xx年）而不是20世纪的19xx年。你拿出来的貌似已经是19xx了，本位面人类已经打开了核能时代的大门上的一条门缝了。
使用19世纪末20世纪初技术的说老实话都要好好看看可行性。最简单的看看那个时代的工业国的钢产量，产业工人数量和科技人员水平。大图书馆这种资料应该都有的。看看500废穿越d日+9年有条件搞吗。
dengjianyyy 于 2017-12-29 23:22:17 发表了：
空气液化设备完全可以从本时空带，本来合成氨厂就会有这种设备，管道压力并不大（5MPa），安装起来总是比氨合成设备容易的多。关键是，驱动空压机的东西怕是不好搞，那些10匹的锅驼机要几台才带的动—-把几台锅驼机连动在一起恐怕就不是500废能做到的。
abc950309 于 2017-12-29 23:24:08 发表了：
Brain1127 发表于 2017-12-29 23:22500众的技术力量是不平均的，所以实际上还是复刻大量19世纪上半叶的技术，请记住，是19世纪（18xx年）而 …
以上这些都是 1900 年前发现的。空气液化的理论十九世纪中叶就出现了，膨胀机是在十九世纪末出现的。
abc950309 于 2017-12-29 23:25:09 发表了：
Brain1127 发表于 2017-12-29 23:22500众的技术力量是不平均的，所以实际上还是复刻大量19世纪上半叶的技术，请记住，是19世纪（18xx年）而 …
之所以那么长时间才实现，是因为低温润滑没有解决。解决之后，立即就实现了空气液化。
abc950309 于 2017-12-29 23:26:23 发表了：
dengjianyyy 发表于 2017-12-29 23:22空气液化设备完全可以从本时空带，本来合成氨厂就会有这种设备，管道压力并不大（5MPa），安装起来总是比氨 …
已经有 500 马力蒸汽机了吧。另外，压力泵只需要管道并联就可以了，没必要动力联合。
dengjianyyy 于 2017-12-29 23:54:05 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 23:26
已经有 500 马力蒸汽机了吧。另外，压力泵只需要管道并联就可以了，没必要动力联合。 …
我考虑的是带一台空压机，没有动力设备能带动。带很多台小空压机也是一个思路。
有500马力蒸汽机都不知道什么时候的事了，我就有点弄不明白，那些什么冷拔管设备是用什么动力带动的。
abc950309 于 2017-12-30 00:28:41 发表了：
dengjianyyy 发表于 2017-12-29 23:54我考虑的是带一台空压机，没有动力设备能带动。带很多台小空压机也是一个思路。
有500马力蒸汽机都不知 …
应该是成套带过去的吧。
空压机这个，19 世纪上半叶就有了。活塞式的也是可以液化空气的。事实上，活塞式压缩机和膨胀机到 20 世纪 70 年代还在用，虽然改进了很多很多。
dengjianyyy 于 2017-12-30 00:39:11 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-30 00:28
应该是成套带过去的吧。
空压机这个，19 世纪上半叶就有了。活塞式的也是可以液化空气的。事实上，活塞式 …
现在都还在用。
lzy0702 于 2017-12-30 08:08:17 发表了：
cqduoluo 发表于 2017-12-29 07:37
19世纪末的英美都是年产钢千万吨，科学家几万，工程师几十万，制造业工人千万的经济体，已经是钢铁业成熟 …
镍不怕死的话可以用四羰基镍法提纯粗镍……嗯，必须特别不怕死才行
lzy0702 于 2017-12-30 08:20:18 发表了：
吸附法也不是不能提纯氩气，就是效率很烂就是了。大致思路是如下：
电四极矩上 氮气>氧气>氩气，所以在沸石类分子筛吸附时，吸附倾销 氮气>氧气>氩气，通过对分子筛进行离子交换，使用银交换掉其中的部分离子，可以提高吸附性的差异。
可以通过吸附法分离空气，获得含氩的氧（副产贫氧空气），然后拿去烧掉氧气（或者再用吸附法，利用氧和氩吸附性的差别获得纯氩），把二氧化碳吸收掉，剩下的就是氩气了。
如果利用扩散速度的差异，在碳分子筛中，扩散速度 氧气>氮气和氩气，所以可以用来获得纯氧和含氩的氮气
由于空气中氮气含量很高，而氩气含量很低，这个做法很不经济很不经济，所以在21世纪是没人用的。但是如果不想搞深冷，是可行的。实验室里我见过能做出来的，就是得到99%的氩比深冷法拿出来卖的99.99%的高纯氩还贵……
abc950309 于 2017-12-30 09:05:15 发表了：
dengjianyyy 发表于 2017-12-30 00:39现在都还在用。
膨胀机这个，活塞式的在新产品中用的应该很少了吧，因为小流量下不如吸附式的经济
abc950309 于 2017-12-30 09:09:01 发表了：
lzy0702 发表于 2017-12-30 08:20吸附法也不是不能提纯氩气，就是效率很烂就是了。大致思路是如下：
电四极矩上 氮气>氧气>氩气，所以在沸 …
深冷法这关肯定是要过的。分子筛的处理我看也有低温热处理这项。而且深冷这个除了灵光一闪的石墨润滑，整个一 19 世纪中叶的技术。
dengjianyyy 于 2017-12-30 10:00:55 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-30 09:05膨胀机这个，活塞式的在新产品中用的应该很少了吧，因为小流量下不如吸附式的经济 …
活塞式膨胀机用在深冷上可能没有了吧（不清楚猜的）？但是活塞压缩机不要太多了。
abc950309 于 2017-12-30 10:09:52 发表了：
dengjianyyy 发表于 2017-12-30 10:00
活塞式膨胀机用在深冷上可能没有了吧（不清楚猜的）？但是活塞压缩机不要太多了。 …
是的哈，但是活塞膨胀机的确可以达成效果。
基本上和蒸汽机差不多。只是工作温度低很多。
lzy0702 于 2017-12-30 10:15:05 发表了：
造膨胀机固然可以回收一部分能量，不过是不是难度太大了？要不要考虑直接用节流阀？
abc950309 于 2017-12-30 10:21:58 发表了：
lzy0702 发表于 2017-12-30 10:15造膨胀机固然可以回收一部分能量，不过是不是难度太大了？要不要考虑直接用节流阀？ …
膨胀机的目的是提供冷量，这个好像不是很好去掉。
这个也不是很困难，蒸汽机结构改一下就可以用了。
lzy0702 于 2017-12-30 10:27:53 发表了：
abc950309 发表于 2017-12-29 21:21
膨胀机的目的是提供冷量，这个好像不是很好去掉。
这个也不是很困难，蒸汽机结构改一下就可以用了。 …
空气的焦耳汤姆逊系数直到液化都还是正的，通过节流膨胀是可以降温的。就是效率比膨胀低。
abc950309 于 2017-12-30 10:29:47 发表了：
本帖最后由 abc950309 于 2017-12-30 10:40 编辑
lzy0702 发表于 2017-12-30 10:27空气的焦耳汤姆逊系数直到液化都还是正的，通过节流膨胀是可以降温的。就是效率比膨胀低。 …
是的，但是目前看到的资料，节流膨胀都是高压成套设备，这个压力不见得能处理的了。而且高压设备一般容量反而要小。
PS. 刚刚查了一下，工作压力大概 85~100 大气压。也不是完全不可能，但是能耗要高很多。